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题目:应用斑马鱼研究影响神经管畸形PCP通路基因的功能

关键词:神经管畸形,Vangl2,Dishevelled,PCP途径,斑马鱼

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神经管畸形(neural tube defects, NTDs)是一类常见的先天性畸形,它是由于早期发育神经管不闭合或不完全闭合而导致的,世界范围内的平均发病率为1-2‰,而我国山西地区的发病率为最高,1996年的统计结果高达9.7‰,到2004年仍然有3.5‰。NTDs病因复杂,由环境和遗传因素共同作用,人们对其潜在的分子和细胞病理机制了解的并不是很多。之前研究主要集中于叶酸和叶酸代谢途径,近年来,模式动物研究表明平面细胞极化(Planar cell polarity, PCP)信号通路对介导神经管闭合期间的汇聚延伸(convergent extension, CE)过程起着重要作用。
由于PCP通路上基因成员的变化会诱发脊椎模式动物出现NTDs,因而,这些基因成为了NTDs研究人员的候选基因。本文主要研究了PCP通路上的Vangl2和Dishevelled (Dsh/Dvl)基因,作为平面细胞极性信号通路基因,它们在神经管闭合中起着至关重要的作用。Vangl基因最早在果蝇中发现,被命名为Van Gogh(Vang),Vangl2(Van Gogh-like 2)是脊椎动物中与果蝇Van Gogh(Vang)的同源基因,也称为Strabismus (Stbm),在进化过程中是非常保守的。
本研究用实验室已经从人类神经管畸形家系中筛选到的PCP途径核心基因Vangl2的两个点突变,在人类中的研究发现其突变会导致氨基酸序列的改变,并影响了Vangl2与Dvl的结合能力。本项研究构建了一系列转基因载体,将GFP或Mcherry标记的Vangl2分别构建到pEGFP-C1和PME-MCS上,用于研究Vangl2点突变对神经管畸形的作用。
本论文以斑马鱼为研究材料,通过RT-PCR及原位杂交技术,利用PCR直接测序,获得了斑马鱼PCP通路基因Dishevelled的表达谱,并对其核苷酸序列和蛋白序列进行生物信息学分析。获得的结论如下:
1.构建了PCP通路基因Vangl2的标记有红色或绿色荧光的转基因载体,用于研究Vangl2点突变对于神经管闭合所起的作用。
2.首次获得了PCP通路基因Dishevelled(Dvl1/Dvl2/Dvl3)三个同源基因在斑马鱼胚胎发育中的表达图谱,这为斑马鱼中PCP通路基因的后续研究奠定了基础。
3.深化了对PCP通路基因与神经管畸形发生之间相互关系的认识,并将逐步建立起一套完善的在斑马鱼模型中研究神经管畸形的技术平台,为神经管畸形研究提供新的理论和检测技术。
? 本项研究首次对斑马鱼PCP通路的Vangl2和Dvl基因进行了分析,丰富了对斑马鱼PCP通路基因的研究,结合前人对其他模式动物PCP通路基因功能的研究结果,为进一步开展斑马鱼PCP通路基因在神经管形成中的作用的研究奠定了基础。

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